光纤激光器以其转换效率高、光束质量好、性能稳定、使用方便等诸多优势赢得了人们的广泛青睐，现已被广泛应用于工业加工、医疗美容、国防科研等各领域。但是由于受到非线性效应、热效应等物理因素的限制，光纤激光亮度的提升空间受限。光纤激光相干合成技术可以在保持高光束质量的同时大幅提升输出功率，是目前激光领域的研究热点。论文以抖动法锁相技术为主线，对光纤激光相干合成进行了系统研究，主要包括以下内容：1、系统研究了多抖动法锁相技术。在理论上，从菲涅尔衍射原理出发，对高斯光束阵列多抖动法相干合成进行了理论推导，以此为基础分析了性能评价函数的选取方法，以及单元光束光强起伏对相干合成的影响。在实验上，基于多抖动法锁相原理，采用现场可编程门阵列（FPGA）设计制作了相位控制系统的核心器件——信号处理器，其控制带宽达到10kHz以上，控制精度优于λ/20。采用自制的信号处理器，实现了4路低功率和9路高功率光纤激光相干合成实验，输出总功率分别达到200mW和100W，锁相效果良好。提出了基于双PZT相位调制器的抖动法相干合成新方法，设计并研制了双PZT相位调制器，有效降低了光源系统的复杂程度和成本，拓展了合成光源的波长范围，首次实现了2μm光纤激光的主动相干合成。2、提出了单频抖动法锁相技术。针对多抖动法锁相技术向大阵元数量拓展时存在的频域资源不足等问题，本文借鉴通信领域中的时分复用技术提出了单频抖动法，并对其进行了详细的理论分析和实验验证。采用单频抖动法开展了9路百瓦级光纤激光的相干合成实验，分别获得了1.08kW和1.56kW的总功率输出，锁相精度优于λ/10，在国际上首次实现了输出功率为kW级的光纤激光相干合成。3、提出了单频正交抖动法和多、单抖动法混合锁相技术，并进行了理论分析和实验验证。单频正交抖动法在保证锁相精度的同时，将单频抖动法的相位控制速度提高了1倍。综合多抖动法和单频抖动法的优点，提出了多、单抖动法混合锁相技术，为相干合成技术向大阵元数量扩展提供了有效途径。4、研究了目标在回路相干合成技术。在理论上，分别对光电探测器灵敏度与目标距离的关系、发射距离与相位噪声校正频率的关系、大气湍流对相位调制信号的影响等进行了分析。研究发现大气湍流对相位调制信号的影响很小，但是随着发射距离的增大，能够有效补偿的相位噪声频率越来越低。在实验上，首次实现了9路10W级光纤激光目标在回路相干合成实验，验证了基于静止目标的目标在回路相干合成的可行性，为该研究方向的进一步发展提供了参考。5、理论分析了多种阵列光束分孔径合成方案的效率。计算得出圆形平顶光束排列的六角密积阵列的合成效果最好。在理想情况下，对于高斯光束和超高斯光束，该阵列的BPF因子分别可以达到0.7和0.8以上。基于上述理论，本文提出了高功率、大数量光纤激光合成方案，并设计和研制了台阶状合束器和水冷光阑等关键器件，有效解决了高占空比光束拼接和高功率激光合成时的近场光学污染等问题。